SU1744654A1 - Измерительный линейный преобразователь среднеквадратического значени напр жени - Google Patents

Description

щим выходом генератора треугольного напр жени .

Данный измерительный преобразователь среднеквадратического значени  имеет низкую точность из-за того, что его квадратор обладает низкой чувствительностью . Действительно, в соответствии с работой квадраторов, посто нна  составл юща  квадратора преобразовате

U

ЭАМР

кв

SNFC . U ц. 4-А,- (1

Т

м

где

ЭАМР SNPC А,

.иЈ

4AN

м 4 ;

1 м , b С1Ю Ь

Ux - среднеквадратическое значение входного напр жени ;

AM - амплитуда треугольного напр жени .

На выходе суммирующе-фильтрующего блока посто нное напр жение

U 2

U вых 4 А м

где Кф - коэффициент передачи суммирующе-фильтрующего блока.

С учетом напр жени  дрейфа нулевого уровн  суммирующе-фильтрующего блока UAP

U вых

Ui

4- U др ) К ф .

(3)

4 А м v др Амплитуда треугольного напр жени  AM пропорциональна выходному напр жению преобразовател 

Увых ,(4)

где Ки - коэффициент пропорциональности. Подставл   (4) в (3) получают

U выл Отсюда

U выл - и

--(и,

и,

Чк„-4

). (S) 40

ДЈ

В выражении U вых 4 К и

(6)

л Уор-и воуЬК

1JTZ.

«1 45

составл юща 

или с учетом выражений (1) и (4),

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Уп

U

ДЕ

U вых

(9)

U 1/2 К и

Погрешность от вли ни  дрейфа нулевого уровн  суммирующе-фильтрующего блока в прототипе определ етс  составл ющей у п .

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  за счет уменьшени  вли ни  погрешности от напр жени  дрейфа нулевого уровн  суммирующе-фильтрующего блока, а также упрощение устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе среднеквадратического значени  напр жени , содержащем сумми- рующе-фильтрующий блок, выход которого соединен с выходной шиной преобразовател  и входом генератора треугольного напр жени , выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной преобразовател , выход компаратора подключен к управл ющему входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фильтрующего блока, другой вход которого подключен к выходу второго ключа , входы первого и второго ключей соединены с вторым входом компаратора, а управл ющий вход второго ключа подключен к выходу компаратора.

На фиг.1 приведена структурна  схема преобразовател ; на фиг,2 - временные диаграммы напр жений, по сн ющие его работу; на фиг.З - пример реализации генератора треугольного напр жени .

Линейный преобразователь среднеквадратического значени  напр жени  содержит суммирующе-фильтрующий блок 1, выход которого соединен с выходной шиной преобразовател  и входом генератора 9 треугольного напр жени , выход которого подключен к первому входу компаратора 3, второй вход которого соединен с входной шиной преобразовател , выход компаратора 3 подключен к управл ющему входу первого ключа 4, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фильтрующего блока 1, другой вход которого подключен к выходу второго ключа 5. Входна  шина преобразовател  соединена с входами первого 4 и второго 5 ключей, а управл ющий вход второго ключа 5 подключен к выходу компаратора 3.

Генератор 2 треугольного напр жени  содержит генератор пр моугольных импульсов типа меандра 6, выход которого соединен с управл ющим входом ключа 7, выход которого подключен к входу интегратора 8. Первый вход ключа 7, второй вход которого соединен с общей точкой,  вл етс 

входом генератора 2 треугольного напр жени , а выход интегратора 8 - его выходом.

Измерительный линейный преобразователь среднеквадратического значени  напр жени  работает следующим образом.

Треугольное напр жение UT(t) с выхода генератора 2 треугольного напр жени  сравниваетс  с входным напр жением Ux в компараторе 3 (фиг.2а). В результате сравнени  компаратор 3 выдает управл ющий сигнал на управл ющие входы ключей 4 и 5. Один из ключей, например ключ 4, нормально замкнут, а другой (ключ 5) - нормально разомкнут. В результате сравнени , если мгновенные значени  входного нал р же- ни  меньше, чем мгновенные значени  треугольного напр жени  (фиг.2а), ключ 4 нормально разомкнут, а ключ 5 нормально замнут. Если мгновенные значени  входного напр жени  больше, чем мгновенные значени  треугольного напр жени  (фиг.2а), то под действием управл ющего сигнала с- выхода компаратора 3, ключ 4 замыкаетс , а ключ 5 размыкаетс . На первый входсуммирующе-фильтрующего блока 1 поступает входное напр жение Ux в течение интервала времени t2 (фиг.2в), а на второйвход (инвертирующий) суммирующе-фильтрующего блока 1 - в течение интервала времени ti (фиг.2б).

Допуска , что входное напр жение  вл етс  посто нным, покажем, что преобразователь осуществл ет линейное преобразование среднеквадратического значени  входного напр жени .

На фиг.2а показано треугольное напр жение Ur(t) с периодом Т и амплитудным значением Ам, а также преобразуемое входное напр жение Ux. Площади импульсов (фиг.2б, в), поступающих на пр мой и инвер- тирующий входы суммирующе-фильтрующего блока 1 соответственно равны

Ux;

.(10)

Значение ti можно найти из подоби  треугольников ABC и MBN: 7 -|Јили

t1 AM-Ux ъ% AM

Отсюда ti j-AMAMUx . - (11)

Аналогично, из подоби  треугольников NDE и CDO

,. Т А м 4- U х,10.

t2 2 AM (12)

Подставив выражени  (11) и (12) в (10), получают

с 1 (AM-Ux)-Ux .

Ь t1 2 Ам

Т .(AM+Ux)-U

О IV гл IV I - X /

S 2 2АЙГ (13)

Средние значени  заштрихованных импульсов (фиг.2б, в) за период треугольного напр жени  характеризуют напр жени  на входах суммирующе-фильтрующего блока 1

Ц.ф--9н

(-К)

UKB Ui-U2 UxVAM . Напр жение на выходе суммирующе- фильтрующего блока 1

к

ф

(IS)

где Кф - коэффициент передачи суммирующе-фильтрующего блока 1.

Генератор 2 треугольного напр жени  работает следующим образом.

Генератор пр моугольных импульсов типа меандра 6 формирует последовательность импульсов с частотой

где Т - период треугольного напр жени , управл ющих ключом 7. В течение первого полупериода Т/2 на вход интегратора 8 подаетс  выходное напр жение преобразовател , а на врем  второго полупериода вход интегратора 8 заземл етс . Амплитуда треугольного напр жени  Ам, формируемого на выходе интегратора 8, пропорциональна выходному напр жению преобразовател 

Ам К„иВых,(16)

где Ки - коэффициент преобразовани  генератора 2 треугольного напр жени .

Подставл ют (16) в выражение (15):

U вых -

Ui

Ки -U

к

Отсюда

U ВЫХ

вых

ф

УКи

Кф

(17)

где К

/s.

I Ки

коэффициент преобразова

ни  преобразовател .

Таким образом, преобразователь осуществл ет линейное преобразование.

Наибольшее вли ние на точность преобразовани  оказывает напр жение дрейфаидрнулевогоуровн  суммирующе-фильтрующего блока 1, которое добавл етс  к входному напр жению суммирующе-фильтрующего блока 1

U вых - ( U др С учетом (16)

UJL

Ам

) КФ

и.

(18)

Отсюда

+ )-V(f9)

U

др

U

вых

Ки

UX

Подставл   Ам из (25), получают

«1

Поэтому, учитыва , что при малых X

где

«.„.- .(г/)

Ua Чип Х„ (JarUt t i-Л

у -ЈЈKtJZc - у I SI

2vS гоЦк, и,.„ 21/„„ .-Ј-J

Дл  прототипа выходное напр жение ивых определ етс  выражением (7).

Дл  сравнени  необходимо, чтобы рассматриваемые преобразователи работали в одинаковых услови х, т.е. коэффициенты преобразовани  обоих преобразователей были равны и допустимые коэффициенты амплитуды Ка входных сигналов одинаковы.

Так как условием работоспособности дл  обоих преобразователей  вл етс  AM$maxjUx(t)n

maxl Ux(t)l

й

ОД

то допустимый коэффициент амплитуды преобразователей равен v AM

К Адоп - у

(24)

Принимаем коэффициенты преобразовани  преобразователей равными, например , 1, т.е. UBbix Ux. Тогда с учетом выражени  (16)

v А м К и U вых .,

Адоп у х - у х - и

Сравним составл ющие упи у,

(25)

характеризующие погрешности от вли ни  дрейфанулевогоуровн  суммирующе-фильтрующего блока 1. Дл  этого подставим в (9) и (22) выражени  (1) и (14) дл  UKB и икв соответствующих преобразователей: ,. Jp . fV . --jfe. ЈЈ .

Г -ГЈГ 21/,. 2VЈ,,.

24Г„-(аь)2л„ №)

2U K

10

15

Из выражений (28) и (29) видно, что при одинаковых услови х работы данного преобразовател  и прототипа, погрешность от вли ни  дрейфа нулевого уровн  в рассмотренном преобразователе в 4 раза меньше, чем у прототипа

7 4

0)

20

25

30

35

40

Claims (1)

1. Согласно изобретению можно применить генератор треугольного напр жени  с более простой схемой, так как отсутствует необходимость в формировании синхронизирующего пр моугольного напр жени  дл  управлени  вторым ключом. Формула изобретени  Измерительный линейный преобразователь среднеквадратического значени  напр жени , содержащий суммирующе-фильтрующий блок, выход которого соединен с выходной шиной преобразовател  и входом генератора треугольного напр жени , выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной преобразовател , выход компаратора подключен куп равл ющему входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фильтрующего блока, другой вход которого подключен к выходу второго ключа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  и упрощени  устройства, входы первого и второго ключей соединены с вторым входом компаратора , а управл ющий вход второго ключа подключен к выходу компаратора

   4v

   Ч|

   |

   ч

   i

   к.

   У

   :

   5

   N tJ «о

   «м

   I

   Фиг. 3